Geros naujienos: pigūs mikroskopai taip pat gali gauti itin didelės raiškos vaizdus
Nanologų Ali Shaibo ir Silvio Rizzoli komanda Getingeno universiteto medicinos centre (Vokietija) sukūrė įprastos šviesos mikroskopijos metodą – ONE Microscope techniką, kuri įrašo atskirų baltymų ir dar nematytų ląstelių struktūrų vaizdus lygiu. detalių, viršijančių net kelių milijonų dolerių vertės „super skiriamosios gebos“ mikroskopą. kelių milijonų dolerių „super skiriamosios gebos“ mikroskopai. Išvados buvo paskelbtos išankstinio spausdinimo svetainėje bioRxiv.
– Mikroskopijos technologijoje turėtų būti tam tikra demokratijos forma. Rizzoli pabrėžia, kad didelė naujosios technologijos skiriamoji geba taikoma daugeliui, o ne kelioms turtingoms laboratorijoms.
Įprastų optinių mikroskopų galimybes riboja optikos dėsniai, o tai reiškia, kad objektų, kurių skersmuo mažesnis nei 200 nm, stebėjimai yra neryškūs, sakė Rizzoli ir pridūrė, kad mokslininkai sukūrė ne tik fizikinius, bet ir ne tik fizinius, bet ir ne tik fizinius, bet ir gali sumažinti šią ribą iki maždaug 10. nm. Šis metodas, 2014 m. pelnęs Nobelio chemijos premiją, naudoja optinius triukus, kad būtų galima tiksliai nustatyti fluorescencines molekules, prijungtas prie baltymų.
2015 metais mokslininkai pasiūlė kitą būdą optinei ribai apeiti. Mokslininkų komanda, vadovaujama JAV Masačusetso technologijos instituto neuronų inžinieriaus Edwardo Boydeno, parodė, kad pripučiami audiniai (naudojant sauskelnėse esantį sugeriantį junginį) gali išlaikyti ląstelių objektus atokiau vienas nuo kito. Technika, žinoma kaip infliacijos mikroskopija, lėmė kvantinį mikroskopo skiriamosios gebos šuolį, leidžiantį išskirti maždaug 20 nm struktūras.
Shaibo ir Rizzoli technika sujungia du metodus, kad būtų pasiekta sub{0}}nm skiriamoji geba. Šio aiškumo pakanka, kad būtų atskleista atskirų baltymų forma, kuri anksčiau paprastai buvo vaizduojama išsamiau naudojant brangesnius struktūrinės biologijos metodus, tokius kaip krioelektroninė mikroskopija.
Išplėtimo mikroskopijos paprastumas yra jos patrauklumo dalis, o Boydenas apskaičiavo, kad daugiau nei 1,000 laboratorija taiko šią techniką. Mėginiai apdorojami cheminėmis medžiagomis, kurios imobilizuoja baltymus ant polimero, kuris, pridedant vandens, išsipučia iki 1,000 karto didesnio už pradinį dydį, todėl molekulės gali būti atskirtos. ONE mikroskopijos technikoje taip pat naudojama šiluma arba fermentai, kad suskaidytų. baltymus, kad atskiri fragmentai brinkimo proceso metu būtų ištempti įvairiomis kryptimis.
Tyrėjai panaudojo savo metodą, norėdami įrašyti neuromolekulės, GABAA receptoriaus, nuotraukas, kurios labai panašios į didelės skiriamosios gebos krioelektroninę mikroskopiją ir baltymų rentgeno kristalografijos žemėlapius. Jie taip pat užfiksavo didelio baltymo, vadinamo ototoksinu, gabalo, kurio struktūra dar nenustatyta, ir kuris padeda perduoti garso signalus smegenyse, kontūrus. Forma yra panaši į AlphaFold gilaus mokymosi tinklo struktūrines prognozes.
Nors šis metodas negali atitikti krioelektroninės mikroskopijos skiriamosios gebos, kuri kai kuriais atvejais gali atskleisti beveik atominio lygio detales, mažesnes nei 0,2 nm, krioelektroninės mikroskopijos metodai yra menki ir brangūs, Rizzoli sakė ir pridūrė, kad ONE mikroskopija, priešingai, gali būti greitas ir paprastas būdas suprasti beveik bet kurios molekulės struktūrą.
Dalis motyvacijos plėtoti technologiją buvo išplėsti pažangiausių optinių mikroskopų prieinamumą, sakė Rizzoli. ONE mikroskopo metodas yra pakankamai paprastas, kad būtų pritaikytas fluorescenciniams mikroskopams, kurie paseno 1990 m.
Kairo Vokietijos universiteto farmacijos technologė Salma Tammam šią vasarą planuoja išsiųsti doktorantą studijuoti šios technikos. Jos laboratorija tiria, kaip nanodalelės juda per ląsteles, ir jie nori pamatyti detales apie daleles ir jų nešiklius. Tačiau, kaip ir daugelis mokslininkų iš mažas ir vidutines pajamas gaunančių šalių, jie neturi prieigos prie brangių didelės raiškos mikroskopų.
Didelės skiriamosios gebos mikroskopijos naudojimo išplėtimas taip pat svarbus gerai finansuojamų institucijų mokslininkams, sako Noa Lipstein, Vokietijos Leibnizo molekulinės farmakologijos centro sinapsės biologė. Neseniai ji įkūrė nepriklausomą tyrimų grupę ir pasirinko taikyti ONE mikroskopiją sinaptinių detalių tyrimams.
